臭氧氧化法深度处理城市污水研究

臭氧氧化法深度处理城市污水研究

【摘要】臭氧属于一种强氧化剂，其有较强的氧化能力，仅次于天然元素氟的氧化能力。我们利用臭氧进行污水处理，不仅可以除掉水的臭味和脱色的效果，还可以杀菌进行消毒并降酚和降解COD、BOD等有机物的功效。运用以臭氧氧化法进行城市污水的深度处理的试验，主要是通过调整不同的反应时间进行调控臭氧投加量。实验的结果表明了臭氧氧化法对去除城市污水中的各类细菌数量、总大肠菌的群数、TOC、UV254和色度等可以达到预期的处理效果。

【关键词】臭氧氧化法；深度处理；城市污水

就世界的水资源状况来说，我国是水资源短缺比较严重的国家，因此进行城市污水的回收利用可以适度的缓解水资源短缺所带来的困境。但是现实问题是我国的多数城市污水处理厂所处理的水还不能直接发挥作用，还需要进一步的做深度处理。臭氧在杀菌、消毒、除臭、脱色、氧化难降解有机物等方面的作用较为显著，在各种水处理中运用越来越广泛。采用臭氧氧化法深度处理城市污水是一种较好的污水处理措施，能达到回收和利用水的水质标准的要求。

1 城市污水处理现状及常用方法

1.1 污水处理现状

从上世纪70年代开始我国就开始对城市污水的净化问题进行研究。这可以说是污水处理的第一阶段，主要重视引进国外的先进技术和设备，并与国外进行各项的技术交流，开始探索适合我国国情工程和技术，这为以后的全面的发展城市污水处理奠定了一定基础。从上世纪80年代开始，我国的城市排水设施技术发展较快，多数城市对污水的处理达到了较高的层次。到1995年前后，我国城市排水系统的建设已经达到了较完备的层次，按实际的发挥的作用的面积计算，城市排水管网的建设普及率已经达到70%以上。到2000年以后，全国大面积的投入污水处理设施，加强了城市污水处理工程的建设，就2000年投资额达到了150亿元。现阶段的城市污水处理的处理设施多数已经废旧。但更新设备和更新技术方面需要的运行资金严重缺乏，污水处理的工艺技术开始有所改进，由过去仅仅注重去除有机物，到有效的除掉磷和脱氮功能。

1.2 常用的污水处理方法

常用的污水处理方法有活性污泥法、生物膜法和氧化法。城市生活污水的处理多数情况下运用活性污泥法，目前它是世界各国常用的的一种生物处理流程，不仅能够达到较好的水质的优点；而且有较强的处理能力。另外就是出水生物膜法，其在污水生物处理的发展和应用中过程中也占有一定的地位。生物膜法多是用于从废水中去除溶解性有机污染物，其主要的特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，最后达到净化污水的效果。

2 臭氧氧化法污水深度处理

2.1 臭氧氧化法污水深度处理特点

臭氧在水溶液中的强烈氧化作用，主要是由臭氧在水中分解的中间产物OH 基及HO2基引起的。很多有机物都容易与臭氧发生反应。臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用；还有强烈的杀菌、消毒作用。

2.2 臭氧氧化法深度处理污水实验

臭氧能氧化其它化学氧化，生物氧化不易处理的污染物，对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果；污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解，不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧；制备臭氧利用空气作原料，操作简便。

采取CAS和A/A/O/A-MBR 2种工艺的出水处取样作为试验用水样取样后立即检测水中残余臭氧含量。实际臭氧消耗量=实际臭氧投加量-尾气臭氧排放量-水中臭氧残余量，然后开启臭氧发生器，达到预订反应时间后取样进行分析。

3 实验结果分析

3.1 总体分析

臭氧对2种工艺出水的TOC都有一定的去除效果，但不明显，去除率仅24%和23%。原因是CAS和MBR出水中的小分子有机物已很少，而大分子有机物（如芳香族、蛋白类有机物）较多，臭氧在与这些大分子有机物反应时会生成许多酸类或醛类物质。臭氧氧化分为直接氧化和羟基自由基的间接反应，前者选择性很强，与某些有机物的反应常数很低，尤其是和芳香族化合物反应很慢，而后者则受到水中有机物的影响，很难稳定进行，在与臭氧反应时，一部分臭氧首先将小分子有机物迅速矿化，一部分臭氧与难降解大分子有机物接触反应，将其降解成酸类或醛类等中间物质，在进一步完全矿化，后者反应缓慢。由于CAS和MBR出水中有机物类型和含量的差异导致TOC下降趋势的不同。

3.2 从色度分析

从色度分析，水中的色度可以分为2种，1种是非溶解性有色物质引起的，常被称为表色；另1种被称为真色，是溶解性有机物引起的，这类物质含有芳香环或双键，如富里酸和腐殖酸，由这类物质引起的色度较难去除，而臭氧主要去除的是后者。

3.3 从杀菌能力分析

臭氧的强氧化能力还能够有效地杀灭水中的细菌，杀菌能力是氯的600-3000倍，几乎能够杀死水中所有细菌、病毒以及藻类等微生物。在与臭氧反应3min 之内，臭氧的杀菌速度很快，之后逐渐趋于缓慢，反应10min后的去除效果都高达99.7%。城市污水中的生活污水占据很大比例，其中含有大量的大肠菌群，危害人体健康。与对细菌总数的杀菌效果类似，在与臭氧反应3min之内，臭氧的杀菌速度很快，之后逐渐趋于缓慢：在反应10min之后，MBR出水中总大肠菌群的去除率为100%，CAS出水中的总大肠菌群的去除率为99.7%在与臭氧接触之前，CAS出水中的总大肠菌群数远大于MBR出水中的总大肠菌群数在与臭氧反应10min时，MBR出水中的总大肠菌群数为0，己达到GRIT 18920-2002的要求（毛3CFU/L），而CAS出水未能满足该标准，综上，MBR工艺的处理出水与CAS工艺的处理出水相比较，前者所含微生物较少，在消毒时，更容易达到回用水要求，所消耗的臭氧量更低在臭氧反应时间为10min时，CAS、MBR这2种工艺臭氧对出水中的UV254、色度、细菌总数、总大肠菌群数去除率分别达到52.5%、68.5%、99.7%和99.8%和64.2%、96.4%、99.8%、100%，都有很好的去除作用。

4 结论

与各种工艺相比较，MBR出水中各污染物浓度更低，臭氧深度处理的效果更好。城市污水处理厂的处理出水中主要荧光物质为蛋白类和腐殖质类有机物，富里酸类物质较少。这些荧光类物质在被臭氧氧化的过程中，荧光强度随反应时间的延长而减弱，最终被臭氧完全降解。

【参考文献】